1. Introducción al estudio de la Hidrología – Balance hídrico

Universidad de Oriente
Núcleo de Bolívar
Escuela de Ciencias de la Tierra
Departamento de Ingeniería Civil
Geología General (070-3154)
Instructor:
Ing. Geól. José G. Herrera García
Ciudad Bolívar, Diciembre de 2008

1.1 Introducción al estudio de la Hidrología.
1.2 El ciclo hidrológico.
1.3 El sistema hidrológico.
1.4 Modelo del sistema hidrológico.
1.5 Clasificación de los modelos hidrológicos.
10/12/2008 1:03 p.m. 1. Introducción al estudio de la Hidrología - Balance hídrico 2

• Ciclo del agua.
• Balance hídrico.
• Sistema hidrológico.
• Sistema hidrológico
global.
• Sistema hidrológico
regional (local).
• Volumen de control.
• Hidrología.
• Modelo hidrológico.
• Cuenca (hoya).

• Definición de Hidrología.
• Desarrollo histórico de la
Hidrología.
• Enseñanza de la Hidrología
en Venezuela.
– Clasificación de la Hidrología
a nivel de pregrado.
• División de la Hidrología.
• Ciencias auxiliares de la
Hidrología.
• Materia que trata la
Hidrología Superficial.
• Hidrología Aplicada
(Ingeniería Hidrológica).
– Objetivos de la Hidrología
Aplicada.
• Aplicaciones de la
Hidrología.
• Institutos y agencias
gubernamentales
encargados de los asuntos
hidrológicos.
• Práctica N° 1.

• Hidro (agua) y logos
(estudio, doctrina).
• Es una Ciencia de la Tierra.
– Abarca la historia completa
del agua sobre la Tierra.
– Estudia las diferentes fases
del ciclo hidrológico, es decir,
la circulación ininterrumpida
del agua entre la Tierra y la
atmósfera.
– Abarca todas las ciencias
hídricas:
 Las aguas oceánicas son del
dominio de la ingeniería
oceánica y de las ciencias
marinas (oceanografía).

• Trata la presencia del agua en la Tierra:
– Su ocurrencia (existencia), circulación
(movimiento) y distribución (en la atmósfera, en
la superficie del terreno y en el subsuelo –suelo y
rocas supra e infrayacentes–).
– Sus propiedades físicas y químicas.
– Su interacción (influencia) con el medio ambiente.
– Su relación con los seres vivos y en particular con
el hombre.

• Es una ciencia amplia e interdisciplinaria:
– Está lejos de tener un desarrollo completo.
– Se apoya en otras ciencias auxiliares (ecléctica):
Requiere material de otras ciencias para su propia
interpretación y uso.
Aplica varios métodos analíticos y estadísticos.
• El conocimiento hidrológico se emplea para:
– Uso y control de los recursos hídricos.
– Diseño de obras de defensa.

Imposibilidad de fijar una fecha
exacta para el nacimiento de esta
ciencia

• Origen en varias esferas
conexas:
– Geografía física.
– Meteorología.
– Geología.
– Hidráulica.
– Entre otras.
• Inicios vinculados a:
– Primeras obras de
ingeniería de la
antigüedad que servían
para abastecer de agua a
las ciudades o para regar
campos de cultivo.
– Los intentos de
eminentes eruditos por
comprender el medio
físico que nos rodea.

• Por evidente que pueda parecer el ciclo
hidrológico (concepto fundamental) hoy,
hubo de transcurrir mucho tiempo para que
se lograra comprender su mecanismo:
– Ni siquiera los intelectos más brillantes del
Renacimiento pudieron evitar algunas hipótesis
falsas.

• Se reconocen diez períodos (después de Chow, 1964):
– Período de la especulación.
– Período de la observación.
– Período de las mediciones.
– Período de la experimentación.
– Período de la modernización.
– Período del empirismo.
– Período de la racionalización.
– Período de la teorización.
– Período de la globalización.
– Período de la virtualización.

Polión (Roma)
[explicó la teoría de la infiltración]

• Hombre prehistórico:
– Primer proyecto hidráulico
perdido quizá en la bruma
de la prehistoria.
• Probablemente algún
hombre prehistórico
descubrió que una pila de
rocas colocadas a través
de una corriente elevaba
el nivel del agua lo
suficiente como para
inundar los terrenos que
eran la fuente de su
alimentación y de esta
forma suministraba agua
durante una sequía.
Fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Prehistoria
Fuente:Kazmann,R.G.(1969),Hidrologíamoderna,p.32

• Antiguos griegos y romanos
– Homero (1000 a.C.), poeta /
Tales de Mileto, Platón y
Aristóteles (Grecia), filósofos
/ Lucrecio, Séneca y Plinio el
viejo (Roma), filósofos:
 Especularon acerca de la
circulación del agua sin bases
científicas.
 Aceptaban que los océanos
eran la fuente final de toda el
agua pero no podían imaginar
que la cantidad de
precipitación es igual o mayor
que la cantidad de escorrentía
(¡creían lo contrario!).
 Creían que el agua de los
océanos se movía
subterráneamente hasta la
base de las montañas. Allí se
desalinizaba en forma natural
y ascendía en forma de vapor
a través de conductos hasta la
cumbre de las montañas
donde se condensaba y
escapaba en el nacimiento de
las corrientes.
Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Homer
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Sanzio_01_Plato_Aristotle.jpg
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Plinio_el_Viejo

• Anaxágoras de
Clazomene (500-428
a.C.), filósofo griego
presocrático:
– Ideó una versión primitiva
del ciclo hidrológico.
– Creía que el Sol evaporaba
el agua del mar hacia la
atmósfera, desde donde
caía como lluvia, y formaba
las reservas subterráneas,
las cuales alimentaban los
caudales de los ríos.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Anax%C3%A1goras_de_Clazomene

• Teofrasto (372-287
a.C.), filósofo griego:
– Describió en forma
correcta el ciclo
hidrológico en la
atmósfera.
– Explicó lógicamente la
formación de la
precipitación por medio
de la condensación y del
congelamiento.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Teofrasto

Fuente:http://www.sommosite.it/ssite4/ss4_arch/immagini/dearch.jpg
Fuente:http://commons.wikimedia.org/wiki/Marcus_Vitruvius_Pollio
• Marco Vitruvio Pollio
(≈80 a.C.-≈20 a.C.), arquitecto
e ingeniero romano:
– Estudió los trabajos de
Teofrastos.
– Precursor de la versión
moderna del ciclo hidrológico.
 Primero en reconocer el papel
jugado por la precipitación tal
como se acepta en la actualidad.
– Extendió la explicación de
Teofrasto al afirmar que el
agua subterránea se deriva
principalmente de la lluvia y la
nieve infiltradas a través de la
superficie del suelo.

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Oracle_bone_script
• Las civilizaciones
asiáticas antiguas:
– Desarrollaron una línea
de pensamiento
independiente.
– Sus ideas no
trascendieron al
pensamiento
occidental.
– China (1200 a.C.):
Registraron
observaciones de lluvia,
nevizca, nieve y viento en
el oráculo de huesos de
Anyang.
Probablemente usaron
pluviómetros (1000 a.C.)
(?).
Establecieron quizá una
medición sistemática de
la lluvia (200 a.C.) (?)

 Concibieron el ciclo
hidrológico como dinámico
(900 a.C.):
 “Pequeñas canciones
tradicionales” volumen del
Libro de odas (Shi Ching)
(anónimo, 900-500 a.C),
relata:
» “La lluvia y la nieve son
intercambiables y se
vuelven nevisca a
través de la primera
[rápida]
condensación”.
 Fan Li (400 a.C.), en su libro
Chi Ni tzu o El libro del
maestro Chi Ni), relata:
» “…el viento *que
contiene humedad] es
ch’i [fuerza de
movimiento o energía]
en el cielo y la lluvia es
ch’i del suelo. El viento
sopla de acuerdo con
la época del año y la
lluvia cae debido al
viento [por
condensación].
Podemos decir que el
ch’i en el cielo se
mueve hacia abajo
[por precipitación]
mientras que el ch’i
del suelo se mueve
hacia arriba [a través
de la evaporación+”.

Tomadodehttp://sanskritdocuments.org/doc_upanishhat/
– India (segunda mitad del
siglo IV a.C.):
 Primeras mediciones
cuantitativas de lluvia.
 Ciclo hidrológico dinámico
(400 a.C.):
 Upanisads (400 a.C.), se
relata:
» “Los ríos en el este
fluyen hacia el este, los
ríos en el oeste fluyen
hacia el oeste, y todos
entran en el mar. De
mar a mar pasan ellos,
las nubes los levantan
hacia el cielo como
vapor y los envían
hacia abajo como
lluvia”.
– Persia:
 Ciclo hidrológico dinámico
(siglo X):
 Karaji (1016 d.C.), en su libro
“Extracción del agua oculta”
(libro más antiguo sobre
hidrología ?) escribe:
» “Los manantiales
vienen de aguas
ocultas dentro de la
Tierra, mientras que
las aguas en la
superficie de la Tierra
vienen de la lluvia y la
nieve… y la lluvia y la
nieve se filtran en la
Tierra, mientras que
sólo el exceso del agua
corre hacia el mar…”.

• Frontino (97 d.C.):
– Estimó el flujo en áreas
de secciones
transversales sin
considerar la velocidad
de éste.

Leonardo Da Vinci (Roma)
[concibió el ciclo hidrológico (moderno)]

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Da_Vinci
• El Renacimiento (siglos
XV y XVI):
– Cambio gradual desde
los conceptos
puramente filosóficos de
la hidrología hacia una
ciencia observacional.
• Leonardo Da Vinci
(1452-1519):
– Segundo en sugerir un
concepto moderno del
ciclo hidrológico.
– Sus notas contienen más
referencias relacionadas
con hidráulica que con
cualquier otra materia
(según Frazier, 1974 cit.
por Chow et al., 2000).

Vejiga
Vara
Roca
– Realizó los primeros estudios
sistemáticos de la
distribución de velocidad en
los ríos, utilizando una vara
lastrada que se mantenía a
flote por medio de una vejiga
animal inflada:
 La vara era liberada en un
punto de la corriente,
mientras él caminaba a lo
largo de la orilla, medía su
avance con un odómetro y
calculaba la diferencia entre
las velocidades de la superficie
y el fondo por el ángulo que
formaba la vara con la
superficie del agua.
 Luego colocaba la vara en
diversos de la sección
transversal de la corriente y
trazaba la distribución de
velocidad a lo ancho del canal.
Fuente: Chow,Maidmenty Mays(2000)

 Conclusiones de su
observación (según MacCurdy,
1939 cit. por Chow et al.,
2000):
 “Del agua con peso,
profundidad, ancho y declive
(pendiente) uniformes
aquella porción más rápida
es la cercana a la superficie;
esto ocurre porque el agua
que está más arriba es
contigua al aire, el cual
ofrece una resistencia
pequeña porque es más
liviano que el agua; el agua
que está debajo es contigua
a la tierra, la cual presenta
una gran resistencia por
permanecer inamovible y ser
más pesada que el agua”.
– Antes de Leonardo Da Vinci
se pensaba que el agua fluía
más rápidamente en el fondo
de un río puesto que si dos
agujeros eran abiertos en la
pared de un tanque que
contenía agua, el flujo del
agujero inferior era más
rápido que el flujo del
superior.

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Bernard_Palissy
– Bernard Palissy (1510-
1589), científico
hugonote francés:
Refutó una antigua teoría
que sostenía que las
corrientes eran
alimentadas
directamente por el mar.
Demostró que los ríos y
manantiales se originan
de la lluvia.
– Finales del siglos XVI:
Existían casi todos los
elementos necesarios
para fundar la hidrología:
 Falta de
reconocimiento de la
hidrología como una
ciencia específica.
 Reconocimiento
obtenido a medida que
fue evolucionando en el
transcurso de los tres
siglos siguientes.

Perrault y Mariotte
[demostraron que la lluvia es la fuente de abastecimiento
de las fuentes superficiales]

• Siglo XVII: – Pierre Perrault (1608-1680),
naturalista francés:
 De l’origine des fontaines (1674):
 Marca el principio de la
hidrología científica:
» Interpretación moderna
del ciclo hidrológico.
 Midió la escorrentía y encontró
que solamente era una fracción
de la lluvia, demostrando
cuantitativamente que:
» Caudal (Q) = 1/6
Precipitación (P)
» La lluvia era una fuente
para la escorrentía.
» El resto de la precipitación
se perdía por
transpiración,
evaporación y desviación.
 ¡Estaba en lo correcto!
 Tricentenario celebrado en 1974.
Fuente: http://orpheus.ucsd.edu/speccoll/weather/b4164515.html

Edmund Halley (1656-1742)
[demostró que la evaporación del agua del mar es suficiente para
explicar las fuentes y corrientes del mundo]
Henry Darcy (1856)
[explicó el flujo del agua subterránea en medios porosos]

• Siglo XVII: – Edmond Halley (1656-
1742), astrónomo inglés:
 Midió la precipitación con
un pequeño recipiente y
estimó la evaporación del
mar Mediterráneo a partir
de esos datos.
 Estableció que la
evaporación daba para
alimentar el caudal de
todos los ríos conocidos.
 ¡Encontró una relación
entre la evaporación, la
precipitación y el caudal!
Fuente:http://en.wikipedia.org/wiki/Edmond_Halley

Fuente:http://www.dmi.dk/dmi/stor_instrumenter.jpg
Fuente:http://chezy.sdsu.edu/Fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Jakob_Bernoulli
• Siglos XVIII:
– Incremento de la
medición y
experimentación en
hidráulica.
– Descubrimiento de
nuevos principios
hidráulicos:
Ecuación de Bernoulli.
Ecuación de Chezy.
– Desarrollo de más y
mejores instrumentos:
Pluviógrafo de cubeta
basculante.
Correntímetro.

Forchheimer (1886)
[aplicó métodos modernos de estimación de
las características de un acuífero]

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
• Siglos XIX:
– Rápido avance de la
hidrología.
– Reconocimiento
definitivo de la
hidrología como
disciplina.
– Dalton (1802):
Estableció un principio
para la evaporación.
– Cirujano general del
ejército EE.UU. (1819)
(?):
Medidas organizadas de
precipitación.
 Encargadas a la:
» Signal Corps
(1870).
» U.S. Weather
Bureau (1891).
» National Weather
Service (1970).

– Hagen-Poiseuille (1839):
Describieron la teoría del
flujo capilar.
– EE.UU. (1846) (?):
Medidas aisladas de
escorrentía en el río
Mississippi.
 Encargadas a la:
» U.S. Geological
Survey (1888):
programa
sistemático de
medición en este
río.
Fuente: http://xtronics.com/reference/viscosity.htm

Fuente:http://manning.sdsu.edu/
Fuente:http://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Darcy
– Mulvaney (1850):
Propuso el método
racional para determinar
las crecientes máximas.
– Darcy (1856):
Desarrolló la Ley de flujo
en medios porosos.
– Rippl (1883):
Presentó un diagrama
para determinar los
requerimientos de
almacenamiento.
– Manning (1891):
Propuso una ecuación
para el flujo en canales
abiertos.

Meinzer (1920-1940)
[Analizó, definió y unificó las diferentes
facetas de la Hidrología]

• Siglo XX:
– Desarrollo cuantitativo
de la Hidrología (1930+).
– Resolución de
problemas hidrológicos
prácticos:
Empleo de
aproximaciones
empíricas.
Reemplazamiento gradual
del empirismo por el
análisis racional de
información observada.
– Reconocimiento de la
Hidrología como una
disciplina aparte:
Consolidación debido a:
 La publicación de una
serie de Manuales de
Hidrología.
 El registro del progreso
científico en revistas
especializadas.
 La creación de centros
e institutos de
investigación
hidrológica.

– Green y Ampt (1911):
Desarrollaron un modelo
basado físicamente para
infiltración.
– Hazen (1914):
Introdujo el análisis de
frecuencia para los
máximos de creciente y
los requerimientos de
almacenamiento de
agua.
– Richards (1931):
Determinó la ecuación
que gobierna el flujo no
saturado.

Theis (1953)
[Elaboró la ecuación de no equilibrio en aguas subterráneas en régimen no
permanente donde introduce el tiempo y el almacenamiento]
[Se establecen laboratorios de Hidrología]
[Uso de la estadística para resolver problemas hidrológicos]

• Sherman (1932):
– Ideó el método de
diagrama unitario para
transformar la
precipitación efectiva en
escorrentía directa.
• Horton:
– (1933): desarrolló una
teoría de infiltración.
– (1945): realizó una
descripción de la forma
de una cuenca de drenaje.
Fuente: http://www.agu.org/inside/honors.html

• Gumbel (1941):
– Propuso la Ley del valor
extremo para los
estudios hidrológicos.
Fuente: http://www.isse.ucar.edu/extremevalues/extreme.html

• Hurst (1951):
– Demostró que las
observaciones
hidrológicas pueden
exhibir secuencias para
valores bajos o altos,
que persisten a lo largo
de muchos años.
Fuente: http://www.york.ac.uk/depts/maths/histstat/people/hurst.gif

• United States Civil Services (1965):
– Reconocimiento del hidrólogo como una clasificación de
trabajo.
– Definió la serie de ocupaciones hidrológicas como la que:
“… incluye posiciones científicas profesionales que tienen como
objetivo el estudio de la interrelación y reacción entre el agua y su
medio ambiente en el ciclo hidrológico. Estas posiciones tienen las
funciones de investigación, análisis e interpretación de los
fenómenos de ocurrencia, circulación, distribución y calidad del
agua en la atmósfera y en la superficie de la Tierra, así como en los
estratos de suelo y roca. Tal trabajo requiere la aplicación de
principios básicos tomados y complementados de campos tales
como la meteorología, la geología, la ciencia del suelo, la fisiología
vegetal, la hidráulica y las matemáticas avanzadas”.

[Uso del análisis matemático]
[Uso de las computadoras y de la Internet]

• El advenimiento y uso de las computadoras hizo
posible el análisis hidrológico a gran escala:
– Hoy en día se utilizan simulaciones computarizadas para la
resolución de teorías complejas que describen los
procesos hidrológicos.
– Se reducen grandes cantidades de observaciones a
resúmenes estadísticos para un mejor entendimiento de
los fenómenos hidrológicos y para establecer niveles de
diseño.
– Las pc han brindado inmensa capacidad computacional
(p. ej. discos con gran capacidad de almacenamiento).
– Las hojas de cálculo electrónicas (p. ej. Excel) han dado
nuevas ventajas.

• Avances en la electrónica y en la transmisión
de datos:
– Han hecho posible el envío instantáneo de
información desde sensores remotos.
– Desarrollo de programas en tiempo real para la
prevención de inundaciones y otras operaciones
de recursos hídricos.

• La evolución del conocimiento y los métodos
hidrológicos:
– Han mejorado el alcance y la exactitud de la
solución a problemas hidrológicos.

[Datos en línea (tiempo real)]

• Los problemas hidrológicos afectan
directamente la vida y las actividades de gran
cantidad de personas:
– Un factor de riesgo siempre está presente, un
evento más extremo que cualquier otro
históricamente conocido puede ocurrir en
cualquier momento.
– Es responsabilidad del hidrólogo proveer el mejor
análisis que el conocimiento y la información
disponible permitan.

[Mundos virtuales (ciberespacio)]

• Comunidades virtuales.
• Internet y Web 2.0.
• ¡Su historia apenas comienza a escribirse!

• Escuela de Ingeniería Civil
– Facultad de Ingeniería
– Universidad Central de Venezuela (UCV)
– Única institución educativa que dicta estudios de
pregrado.
– Ingeniero hidrometeorologista
Mención:
 Hidrología, o
 Meteorología.

• Hidrología Básica:
– Aprendizaje y aplicación de
conocimientos primarios.
• Hidrología Aplicada:
– Elaboración de proyectos
hidrometeorológicos e
hidráulicos.
• Hidrología Subterránea:
– Estudio de la hidráulica de
pozos, la hidroquímica y el
modelaje de acuíferos.
• Hidrología Operativa:
– Medición e interpretación
del dato hidrométrico.
• Hidrología Avanzada:
– Aplicación de modelos
matemáticos y analógicos
a la unidad de estudio
hidrográfico conocida
como cuenca.

• Ponce y Palaniappan (1993-2006), afirman que la
Hidrología se clasifica según:
– Un modo general.
– La escala temporal.
– La región climática.
– La región ecológica.
– La región geomórfica.
– Su metodología de estudio.
– El tópico.
– Los campos relacionados.

• Hidrología del agua en
la atmósfera:
– Hidrometeorología.
• Hidrología del agua en
los mares y océanos:
– Oceanografía (aspectos de
masa y circulación).
• Hidrología del agua terrestre:
– Hidrología del agua superficial:
 Potamología:
 Agua de las corrientes
superficiales.
 Limnología:
 Agua represada en los
lagos y ciénagas.
 Glaceología (crilogía):
 Masas de nieve y hielo.
– Hidrología del agua
subsuperficial:
 Hidrología del agua subterránea
o del nivel freático –
freatología– (agua de la zona de
saturación):
 Hidrogeología.
 GeoHidrología.
 Hidrología de la zona de
aireación o zona vadosa (agua
de la humedad del suelo).
Tomadodehttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Blue_iceberg_south_polar_circle.jpg

• Hidrología de avenidas.
• Hidrología de sequías.
• Hidrología de
rendimiento de
cuencas.
• Hidrología de flujo de
base.
• Hidrología de flujos
pequeños.

• Hidrología de zonas
áridas y semiáridas.
• Hidrología tropical.
• Hidrología nórdica.
• Hidrología polar.

• Hidrología de bosques.
• Hidrología de praderas.
• Hidrología de tierras
silvestres.
• Hidrología agrícola.
• Hidrología urbana.

• Hidrología de cuencas
hidrográficas.
• Hidrología de zonas nevadas.
• Hidrología de zonas
montañosas/áreas volcánicas.
• Hidrología de piedemonte.
• Hidrología de zonas cársticas.
• Hidrología de conos aluviales.
• Hidrología de llanuras
inundables.
• Hidrología de corrientes de
agua.
• Hidrología de lagos.
• Hidrología de humedales.
• Hidrología de zonas de suelos
orgánicos.
• Hidrología de costas y deltas.
• Hidrología de estuarios.
• Hidrología global.
• Hidrología de hoyos en las
praderas.

• Hidrología determinística.
• Hidrología estocástica.
• Hidrología estadística.
• Hidrología paramétrica.
• Hidrología conceptual.
• Hidrología analítica.
• Hidrología numérica.
• Hidrología teórica.
• Hidrología aplicada.
• Hidrología experimental.
• Hidrología científica.
• Hidrología para ingenieros.
• Hidrología computacional.
• Hidrología sintética.
• Hidrología cinemática.
• Hidrología dinámica.
• Hidrología física.
• Hidrología espacial.
• Hidrología de sistemas.
• Hidrología de campo.
• Hidrología operacional.
• Hidrología en línea.
• Hidrología descriptiva (?):
– Hidrografía.
– Hidrometría:
 Medición de parámetros
hidrológicos.

• Hidrología ambiental.
• Hidrología de calidad del
agua.
• Hidrología de
contaminantes.
• Hidrología de drenaje.
• Hidrología de minas.
• Hidrología de embalses.
• Hidrología de caminos y
puentes.
• Hidrología de
navegación.
• Hidrología nuclear.
• Hidrología militar.
• Hidrología económica.
• Hidrología
socioeconómica.
• Hidrología histórica.
• Hidrología arqueológica.
• Hidrología médica.
• Hidrología política.
• Hidrología forense.

• EcoHidrología.
• PaleoHidrología.
• Hidrometeorología.
• Hidroclimatología.
• Hidrogeología.
• Hidrosedimentología.
• Hidroarqueología.
• Hidroquímica.
• Hidrobiología.
• Hidroecología.
• Hidrogeografía.
• Geomorfología fluvial.
• Potamología.
• Legislación de aguas.

• Ciencias que tienen mayor
grado de interrelación con la
Hidrología:
– Hidrometeorología:
 Estudia las fases atmosféricas y
terrestres del ciclo hidrológico,
y en especial las relaciones de
influencia mutua que en ellas
intervienen.
– Meteorología:
 Estudia los fenómenos
atmosféricos y sus
componentes en función del
tiempo.
– Climatología:
 Estudia las propiedades
estadísticas de la atmósfera a
largo plazo.
– Geología:
 Estudia la constitución de la
Tierra y los fenómenos que han
ocurrido en ella desde que
quedó completamente
consolidada hasta nuestros días.
– Oceanografía:
 Estudia la profundidad y
naturaleza del fondo de los
mares y océanos, y las
propiedades físicas y químicas
de sus aguas.

• Gran parte del
conocimiento de la
Hidrología se debe
también a los:
– Agrónomos.
– Ingenieros forestales.
– Meteorólogos.
– Geólogos.
– Otros profesionales de
diversas disciplinas.
• No existen límites claro
de separación entre la
Hidrología y otras
disciplinas de las
ciencias de la Tierra.
– Tampoco tiene sentido
tratar de definirlos
rígidamente.

• El estudio de la Hidrología de las aguas
superficiales puede dividirse en tres partes:
– Estudio de los procesos hidrológicos.
– El análisis hidrológico.
– El diseño hidrológico.

• Descripción de los principios que
rigen los fenómenos hidrológicos.
• Visualización del sistema
hidrológico como un volumen de
control generalizado.
– Empleo del teorema de transporte
de Reynolds (o ecuación de
volumen de control general) de la
mecánica de fluidos para aplicar las
leyes físicas que rigen la masa, el
momentum (cantidad de
movimiento) y la energía en el flujo
de las aguas atmosférica,
superficial y subsuperficial.
• Mediciones hidrológicas
(recolección de datos):
– Necesidad de disponer de datos
básicos adecuados.
– Las características complejas de los
procesos naturales que tienen
relación con los fenómenos
hidrológicos hacen difícil el
tratamiento de muchos de los
procesos hidrológicos mediante un
razonamiento lógico deductivo
riguroso:
 No siempre es posible partir de una
ley básica y determinar con base en
ésta el resultado hidrológico
buscado.
 En su lugar, es necesario partir de un
conjunto de hechos observados,
analizarlos, y con este análisis
establecer las normas sistemáticas
que gobiernan tales hechos.

– Así, el hidrólogo se encuentra en
una difícil posición cuando no
cuenta con los datos históricos
adecuados para el área particular
del problema:
 La falta o inexistencia de datos
hidrológicos adecuados que
permitan la obtención de parámetros
estadísticos fidedignos, puede
acarrear graves dificultades en el
diseño y operación de obras
hidráulicas.
 Cada problema hidrológico es
diferente a otro: no deben
transferirse directamente las
conclusiones de una cuenca a otra
sin antes haber utilizado
procedimientos apropiados que
permitan realizarla en una forma
válida bastante aproximada (labor
del hidrólogo).
– La mayoría de los países disponen
de una o más agencias
gubernamentales que tienen la
responsabilidad de la recolección
de los datos hidrológicos.
 Es necesario conocer:
 a) La forma como estos datos
son recolectados y publicados.
 b) Las limitaciones de precisión
que estos datos tienen.
 c) Los métodos propios para
interpretar y ajustar estos datos.

• Utilización de métodos
computacionales para tareas
específicas:
– Modelado del proceso lluvia-
escorrentía.
– Tránsito de caudales (avenidas):
 Atención al tema del tránsito de
crecientes utilizando el método de la
onda dinámica donde herramientas
computacionales estandarizadas
hacen posible la aplicación general
de este método.
– Análisis de eventos extremos:
 Problemas típicos de Hidrología
implican:
 a) Cálculo de extremos que no se
observan en una muestra de
datos de corta duración.
 b) Determinación de las
características hidrológicas en
lugares donde no se ha llevado a
cabo un registro de datos
(lugares que resultan mucho más
numerosos que aquellos donde
se dispone de datos).
 c) Cálculo de la acción humana
sobre las características
hidrológicas de un área.
– Secuencia de temas presentados
en la forma en que los análisis
tratan la variabilidad en el espacio
y en el tiempo y la aleatoriedad del
comportamiento del sistema
hidrológico.

• Se centra en el estudio
de:
– Los riesgos inherentes
del diseño hidrológico.
– La selección de
tormentas de diseño y
de la precipitación
máxima probable.
– El cálculo de crecientes
de diseño (para varios
tipos de problemas):
Alcantarillado de aguas
de lluvias.
Estructuras para el
control de crecientes.
Estructuras para el
embalse y suministro de
agua.

• Es una Ciencia de la Tierra aplicada:
– Parte de la Hidrología que se estudia en
la ingeniería.
• Aplicación práctica de los principios
hidrológicos en la solución de
problemas de ingeniería que surgen
como consecuencia de la explotación
de los recursos hídricos:
– Busca establecer relaciones definiendo
la variabilidad espacial (regional o
geográfica) y/o temporal (estacional,
anual) del agua, con el objetivo de
determinar el riesgo para la sociedad
involucrado en el dimensionamiento de
las estructuras y sistemas hidráulicos.
– Incluye aquellas partes del campo que
atañen al diseño y operación de
proyectos de ingeniería para el control
y aprovechamiento del agua
(hidráulica).

• El ingeniero encargado de
proyectar, construir o
supervisar el funcionamiento
de instalaciones (estructuras)
hidráulicas debe resolver
numerosos problemas
prácticos:
– Se puede encontrar con la
necesidad de diseñar y operar
estructuras para:
 Abastecimiento de agua.
 Tratamiento y disposición de
aguas residuales.
 Drenaje de poblaciones.
 Irrigación.
 Generación hidroeléctrica.
 Estructuras hidráulicas.
 Control de crecientes
(inundaciones, riadas, avenidas).
 Navegación.
 Puentes, presas, vertederos,
carreteras, aeropistas.
 Prevención de la erosión y
control de sedimentos.
 Control de la salinidad.
 Disminución de la
contaminación.
 Uso recreacional del agua.
 Protección de la vida terrestre y
acuática.
 Otras.
– Todos estos diseños requieren
de análisis hidrológicos
cuantitativos para la selección
del evento de diseño
necesario.

• Analizar los problemas
relacionados con estas
labores y proveer una
guía para el
planeamiento y el
manejo de los recursos
hidráulicos.
• Determinar los eventos
de diseño necesarios:
– Son normalmente
estimaciones,
aproximaciones
limitadas en muchos
casos y burda en algunos
otros.

• En ocasiones se capacitan
y emplean muchos
Ingenieros Civiles no
especializados en el área
de Hidrología para que
lleven a cabo estudios
hidrológicos:
– Es importante el
conocimiento de los
fundamentos de la
hidrología en la
preparación que los
estudiantes de esta carrera
reciben.

• Investigación y estudio,
diseño y operación de
obras para el
aprovechamiento,
control y conservación
del agua:
– Escogencia de fuentes
de abastecimiento de
agua para uso doméstico
o industrial.

• Estudio y construcción
de obras hidráulicas:
– Fijación de las
dimensiones hidráulicas
de obras de ingeniería
(puentes, otras).
Determinación de los
caudales máximos que
puedan esperarse en un
vertedero, en una
alcantarilla de carretera o
en un sistema de drenaje
urbano.

– Proyectos de presas.
Determinación de la
capacidad de embalse
que se requiere para
asegurar el suministro
adecuado de agua para
irrigación o consumo
municipal durante las
sequías.
– Establecimiento de
métodos de
construcción.

• Drenaje:
– Estudio de
características del nivel
freático.
– Evaluación de las
condiciones de
alimentación y de
escurrimiento natural
del nivel freático:
precipitación, hoya de
contribución y nivel de
agua de las corrientes.

• Irrigación:
– Escogencia de agua
necesaria.
– Estudio de evaporación
e infiltración.

• Regulación de los cursos
de agua y control de
inundaciones:
– Estudio de variaciones de
caudal y previsión de
crecientes máximas.
– Examen de las oscilaciones
del nivel de agua y de las
áreas de inundación.
– Establecimiento del efecto
que producen los
embalses, diques y otras
obras de control sobre las
avenidas de las corrientes
(crecientes).

• Control de la
contaminación:
– Análisis de la capacidad
de recepción de los
cuerpos receptores de
efluentes de sistemas
de aguas servidas:
Caudales mínimos.
Capacidad de reaireación.
Velocidad de
escurrimiento.

• Control de la erosión:
– Análisis de:
Intensidad y frecuencia
de precipitaciones
máximas.
Determinación de
coeficientes de
escorrentía superficial.
– Estudio de:
La acción erosiva de las
aguas.
La protección contra ésta
por medio de recursos
(vegentación, otros).

• Navegación:
– Canales navegables:
Obtención de datos.
Estudios sobre
construcción y
mantenimiento.

• Aprovechamiento
hidroeléctrico:
– Caudales máximos, mínimos
y promedio de los cursos de
agua para el estudio
económico y el
dimensionamiento de las
instalaciones del
aprovechamiento.
– Estudio de sedimentos para
determinación de embalse
muerto.
– Estudio de evaporación e
infiltración.
– Estudio de oleaje en
embalses.

• Operación de sistemas
hidráulicos complejos.
• Recreación y
preservación del medio
ambiente.
• Preservación y
desenvolvimiento de la
vida acuática.

1.Prepare una lista de los
institutos que en el
ámbito nacional,
regional o local se
encargan de los asuntos
hidrológicos. ¿Cuál es la
responsabilidad
específica de cada uno
de ellos? (valor: 30%).
– Criterios establecidos:
 Tres entidades como
mínimo y al menos una a
cada nivel.
2.Seleccione un evento
hidrológico importante,
tal como una creciente o
una sequía, que haya
ocurrido en su área y
describa sus efectos
(valor: 40%).
 Cada grupo analiza un
evento para una región del
país distinta.
 Construirlo desde el
discurso hemerográfico en
Venezuela durante el siglo
XX.

3.Seleccione un proyecto
importante de recursos
hidráulicos a escala local,
regional, nacional e
internacional.
a) Explique los propósitos del
proyecto y mencione sus
principales características.
b) ¿Qué puntos específicos de
Hidrología se contemplaron
en cada uno? (valor: 30%).
 Cada grupo analiza un
proyecto distinto.
 Presenta un resumen.
• Fecha de entrega: jueves,
06 de noviembre de 2008.
• ¡Sin prórroga!

• El agua en la naturaleza.
• El ciclo hidrológico.
– Cantidad estimada de agua
en el mundo.
• Reservas de agua.
• Balance anual del agua
global.
• Tiempo de residencia (Tr).
– Tr estimados para las
reservas de agua
mundial.
– Ejercicio N° 1.
• Práctica N° 2.
• Perspectivas:
– Desafíos para la humanidad:
Un planeta sediento.
– La cuenca del río Paraná: río o
canal.
– La cuenca del río Colorado:
demanda excesiva.
– La cuenca del lago Chad: un
lago en desaparición.
– El Tigris y el Éufrates: ¿De
quién es el agua?
– La cuenca del río Yangtsé:
una apuesta monumental.
– La cuenca Murray-Darling:
suelos salinos.

• Es la sustancia más
abundante en la Tierra
(ocupa ≈75% de la
superficie terrestre):
– ¡Planeta agua!
• Existe en un espacio
llamado hidrosfera.
– Se extiende desde unos
15 km arriba en la
atmosfera hasta 1 km
por debajo de la litosfera
(corteza terrestre)
(Chow et al., 2000).
– Circula en ésta a través
de un “laberinto” de
caminos.

• Es el principal
constituyente de todos
los seres vivos.
• Es un importante
agente de cambio
(modelado) de la
superficie terrestre.
• Es un factor clave para:
– La climatización de
nuestro planeta para la
existencia humana.
– Influencia en el progreso
de las civilizaciones.

• Los cambios en la
distribución, la
circulación o la
temperatura de las
aguas en la Tierra
pueden tener efectos
de largo alcance:
– Glaciaciones:
Constituyeron una
manifestación de tales
efectos.
– Actividades humanas:
Labores constructivas y/o
destructivas que afectan
la circulación y la calidad
del agua en la naturaleza.

• Representa:
– Un punto de partida útil,
aunque académico.
– El concepto fundamental
para el estudio de la
Hidrología.
• Muestra la circulación
(movimiento vertical y
horizontal ) ininterrumpida
(continua) del agua (en los
estados sólido, líquido y
gaseoso) en la Tierra:
– Entre la atmósfera, la
hidrosfera, la litosfera y la
biosfera.
• Como todo ciclo, no
tiene ni principio ni fin:
– ¡Su descripción puede
comenzar en cualquier
punto!
Fuente:Parker (2005)

Fuente:Tarbuck y Lutgens (2000)

• Representación más
ilustrativa:
– ¡La descriptiva!
• Concepto simple vs.
fenómeno complejo e
intrincado.
• ¡No es solamente un
ciclo grande!
– Está compuesto de
muchos ciclos
interrelacionados de
extensión continental,
regional y local.

• Medio apropiado para
describir el alcance de
la Hidrología
(superficial):
– Cubre solamente la
parte del ciclo que va
desde la precipitación
del agua sobre el terreno
hasta su regreso a la
atmósfera o a los
océanos.

• Fases básicas de interés para el hidrólogo:
– Precipitación.
– Evaporación.
– Transpiración.
– Infiltración.
– Escorrentía.
Evapotranspiración
Agua atmosférica
Agua subsuperficial
Agua superficial

1.El agua se evapora
desde los océanos y
desde los continentes
(desde la superficie del
terreno y desde la
vegetación:
evapotranspiración)
para volverse parte de
la atmósfera.

2.El vapor de agua
formado se eleva y se
transporta por la
atmósfera en forma de
nubes hasta que se
condensa y cae sobre
los océanos o la
superficie terrestre en
forma de
precipitación.

3.Durante su trayecto
de caída el agua
precipitada puede
volver a evaporarse.

4.El agua precipitada
sobre los continentes
puede:
– Ser interceptada por las
plantas, construcciones o
cualquier objeto.
– Convertirse en flujo
superficial sobre el suelo.
– Infiltrarse en él.
– Correr a través del suelo
como flujo subsuperficial.
– Descargar en los ríos
(corrientes) como
escorrentía.

5.La mayor parte del
agua interceptada, una
parte de la infiltrada y
otra de la que corre
por la superficie se
evaporan nuevamente
regresando a la
atmósfera.

6.De la precipitación
que llega a las
corrientes:
– Una parte se infiltra.
– Otra llega hasta los
océanos y a otros
grandes cuerpos de agua
como presas y lagos.

7.Del agua infiltrada:
– Una parte es absorbida por
las plantas y
posteriormente es
transpirada, casi en su
totalidad, hacia la
atmósfera.
– Otra parte fluye bajo la
superficie terrestre hacia
las corrientes, el mar u
otros cuerpos de agua.
– O bien percola hacia zonas
profundas del suelo para
ser almacenada como agua
subterránea (recarga) que
aflora (emerge) mucho
después en manantiales o
se desliza hacia los ríos
para formar la escorrentía
superficial, y finalmente
fluye hacia el mar o se
evapora en la atmósfera a
medida que el ciclo
hidrológico continúa.

• Entre los ocho elementos se cuentan:
– La atmósfera.
– La vegetación.
– La nieve y las capas de hielo.
– La superficie terrestre.
– Los suelos.
– Los riachuelos, los ríos
y los lagos.
– Los acuíferos.
– Los mares y los océanos.

Flujo superficial
Retención
superficial
Evaporación
Transpiración
Evaporación
Precipitación
Lago
Intercepción
Viento
Escurrimiento
en corrientes
Río
Condensación
Radiación
solar
Mar
Nivel de aguas freáticas
(NAF)
Capilaridad
Infiltración Flujo
superficial
Flujo subsuperficial
Flujo subterráneo
Agua subterránea
Percolación profunda
• Aparicio Mijares (2000), ilustra los modelos
que describen el ciclo hidrológico en nuestro
planeta

• Entre las diez fases se cuentan:
– La precipitación desde la
atmósfera sobre la superficie
terrestre.
– La desprendida desde la
vegetación hacia la superficie
terrestre.
– La derretida desde la
nieve y el hielo hacia la superficie
terrestre.
– La escorrentía superficial desde la
superficie terrestre hacia los
riachuelos, lagos y ríos, y desde
éstos hacia los mares y océanos.
– La infiltración desde la superficie
terrestre hacia
el suelo.
– La exfiltración desde el suelo hacia
la superficie terrestre.
– El interflujo desde el suelo hacia
los riachuelos, ríos y lagos y
viceversa.
– La percolación desde el suelo hacia
los acuíferos.
– La capilaridad ascendente desde
los acuíferos hacia el suelo.
– El flujo de agua subterránea desde
los riachuelos, ríos y lagos hacia los
acuíferos y viceversa; y desde los
acuíferos hacia los mares y
océanos y viceversa.

• Entre las cuatro fases se
cuentan:
– La evaporación desde la
superficie terrestre, los
riachuelos, ríos, lagos, mares
y océanos hacia la atmósfera.
– La evapotranspiración desde
la vegetación hacia la
atmosfera.
– La sublimación desde la nieve
y las capas de hielo hacia la
atmósfera.
– La difusión de vapor desde el
suelo hacia la superficie
terrestre.

• Está determinada por:
– Sus patrones climáticos.
– Las actividades humanas.

• La topografía.
• La geología.
• La vegetación.

• El crecimiento desmedido
de la población ocupa el
medio ambiente natural del
agua, alterando el
equilibrio dinámico del
ciclo hidrológico e iniciando
nuevos procesos y eventos.
– Por ejemplo, la quema de
combustibles fósiles
incrementa la cantidad de
CO2 en la atmósfera la cual
puede llevar al calentamiento
de la Tierra y tener efectos de
largo alcance sobre la
hidrología global.

Agua
Área
(106 km²)
Volumen
(km³)
Porcentaje (%) Tasas de cambio
Kiely (1999)Agua total Agua dulce
Océanos 361,3 1.338.000.000 96,5 - 3.000-30.000 años
Agua
subterránea
Dulce 134,8 10.530.000 0,76 30,1 Días a 1.000 años
Salada 134,8 12.870.000 0,93 -
Humedad del suelo 82,0 16.500 0,0012 0,05 2-52 semanas
Hielo polar 16,0 24.023.500 1,7 68,6 1-16.000 años
Hielo no polar y nieve 0,3 340.600 0,025 1,0
Lagos
Dulces 1,2 91.000 0,007 0,26 1-100 años
Salinos 0,8 85.400 0,006 - 10-1.000 años
Pantanos 2,7 11.470 0,0008 0,03
Ríos 148,8 2.120 0,0002 0,006 10-30 días
Agua biológica 510,0 1.120 0,0001 0,003 7 días
Agua atmosférica 510,0 12.900 0,001 0,04 8-10 días
Fuente:World Water Balance and Water Resourcesof the Earth, UNESCO, 1978 en Chow, Maidment y Mays,2000, p. 4
Agua dulce 148,8 35.029.210 2,5 100
Agua total 510,0 1.385.984.610 100 - 2.800 años

• Océanos:
– Si la Tierra fuera una esfera
uniforme, esta cantidad
(97,5%) sería suficiente para
cubrirla hasta una profundidad
cercana a 2,6 km.
• Agua atmosférica:
– Es la fuerza motriz de la
hidrología del agua superficial.
• Agua subterránea:
– Entre 200-600 m de
profundidad.
– Por debajo de esta
profundidad, la mayor parte
del agua es salina.
• Agua biológica:
– Fijada en los tejidos de plantas
y animales.
• A pesar de que el contenido
de agua en los sistemas
superficial y atmosférico es
relativamente pequeño:
– ¡Inmensas cantidades de agua
pasan anualmente a través de
ellos!

• Mayor parte: marina.
• Agua dulce: escasa.
Hidrosfera
Glaciares
68,7%
Agua del
subsuelo
30,1%
Permafrost
0,8%
Agua de
superficie y
atmosférica
0,4%
Agua
dulce
Componente no-oceánico
(% de la hidrosfera total)
Lagos de
agua dulce
67,4%
Humedaddel
suelo
12,2%Atmósfera
9,5%
Humedales
8,5%
Ríos
1,6%
Biota
0,8%
Agua de superficie
y atmosférica
Agricultura
69,0%
Industrial
21,0%
Doméstica
10,0%
Extracción de agua
(del subsuelo y de superficie)
Agua dulce
2,5%
Agua
salada
97,5%
Total de
agua
Fuente:National Geographic Maps (Septiembre de 2002)

• Determinación:
– Ha sido tema de interés
desde la segunda mitad del
siglo XIX.
• Escasa información
cuantitativa:
– Particularmente en los
océanos.
– Se desconoce de manera
precisa la cantidad de agua
que interviene en cada uno
de los componentes del
ciclo hidrológico.
Balanceanualdel
aguaglobal
Océano Tierra
Área (km²): 361.300.000 148.800.000
Precipitación:
(km³/año) 458.000 119.000
(mm/año) 1.270 800
(plg/año) 50 31
Evaporación:
(km³/año) 505.000 72.000
(mm/año) 1.400 484
(plg/año) 55 19
Escorrentía
hacialos
océanos:
Ríos: (km³/año) - 44.700
Agua
subterránea:
(km³/año) - 2.200
Escorrentía
total:
(km³/año) - 47.000
(mm/año) - 316
(plg/año) - 12
Fuente:WorldWaterBalanceandWaterResourcesoftheEarth,UNESCO,1978
enChow,MaidmentyMays,2000,p.5

Evaporación:
505.000 km³/año
Evaporación total:
577.000 km³/año
Evaporación:
72.000 km³/año
Precipitación:
458.000 km³/año
Precipitación:
119.000 km³/año
Escorrentía (ríos):
44.700 km³/año
Infiltración
Océanos
Fuente:Parker (2005)
Escorrentía
(aguas subterráneas):
2.200 km³/año

Fuente:Chow, Maidment y Mays (2000) y Kiely (1999)
Precipitación sobre
el océano
(385)
Evaporación desde el océano
(424)
Flujo superficial
(38)
Flujo de agua subterránea
(1)
Océano
Nubes sobre
las montañas
Radiación
solar
Humedad sobre el continente
(39)
Evaporación desde el continente
(61)
Evaporación y
evapotranspiración
Precipitación sobre el continente
(100)
Escorrentía
superficial
Infiltración
Interflujo
Flujo subterráneo
Flujo subterráneo
Estratos
impermeables
Humedad
del suelo
Flujo subsuperficial Nivel
freático
Nubes sobre
los continentes
Nubes sobre
los océanos
10% de la
humedad
atmosférica
90% de la
humedad
atmosférica
• Dinámica del ciclo hidrológico:

• A un valor de 100 unidades (relativas) para la
tasa de precipitación sobre el terreno.
Océanos
Nubes sobre
los océanos
Tierra
Nubes sobre
el continenteNubes ganadas
para el continente
39
100 61
Precipitación
Evaporación desde
los continentes
100 61
Precipitación
Evaporación desde
los continentes
Escorrentía
39
Nubes perdidas
hacia el continente
39
424 385
Evaporación
desde los océanos
Precipitación
sobre los océanos
424 385
Evaporación
desde los océanos
Precipitación
sobre los océanos
Entrada
39

• Es el tiempo promedio que necesita una
molécula hipotética de agua para:
– Pasar a través de un subsistema del ciclo
hidrológico.
– Permanecer en un reservorio antes de moverse a
otro reservorio del ciclo hidrológico.
– Permanecer dentro de un volumen de control
particular.

• Se obtiene al dividir el
volumen de agua en
almacenamiento o del
reservorio (S) entre la
tasa de influjo o de
salida (caudal, Q).
e tiempounidades d
Q
S
Tr
Fuente:Rekacemcz(2002)

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000
Agua biosférica
Agua atmosférica
Ríos
Pantanos
Lagosy reservorios
Humedad del suelo
Casquetesde hielo y glaciares
Océanosy mares
Agua subterránea
1 semana
1,5 semanas
2 semanas
1-10 años
10 años
2 semanas-1 año
1.000 años
4.000 años
2 semanas a
10.000 años
Años
Fuente:Rekacemcz(2002)

• Calcule el tiempo de residencia promedio (Tr)
de la humedad atmosférica global.
– Volumen de humedad atmosférica = 12.900 km³.
– Tasa de flujo de humedad desde la atmósfera
como precipitación = 458.000 + 119.000 =
577.000 km³/año.
– Por tanto:
año
km577.000
km12.900
3
3
Tr
año
días365
.años0,0224Tr días8,2Tr

• Conclusiones:
– Este tiempo tan corto de residencia de la
humedad en la atmósfera es una de las razones
por las cuales el clima no puede pronosticarse en
forma precisa, más allá de unos pocos días.
– Los Tr para otros componentes del ciclo
hidrológico se calculan en forma similar.
– Estos valores son cantidades promedios que
pueden tener variaciones espaciales
considerables.

1.Suponiendo que el
agua de los océanos
está implicada en el
ciclo
hidrológico, calcule el
tiempo de residencia
promedio del agua
oceánica (valor: 20%).
2.Suponiendo que la
escorrentía superficial
que llega a los océanos
viene de los
ríos, calcule el tiempo
de residencia
promedio del agua en
éstos (valor: 20%).

3.Suponiendo que la
escorrentía de agua
subterránea que llega
a los océanos viene del
agua dulce
subterránea,
establezca el tiempo
de residencia
promedio de este tipo
de agua (valor: 20%).
• Criterios establecidos:
– Detalle cada uno de los
cálculos realizados,
describiendo la
operación que realiza.
– Interprete los resultados
obtenidos.

4.En 1980 la población mundial se estimó en alrededor de
4.500 millones. El incremento anual de población en la
década precedente fue aproximadamente del 2%. Con
esta tasa de crecimiento de población, prediga el año en
el cual habrá escasez de agua dulce, si todo el mundo
tuviera el nivel de vida equivalente al más alto
actual, para el cual el uso de agua dulce es casi de 6,8
m³/día (1.800 gal/día) per cápita, incluyendo el uso de
aguas públicas y el agua utilizada para la irrigación y la
industria. Suponga que anualmente 47.000 km³ de
escorrentía superficial y subsuperficial están disponibles
para uso (valor: 30%).
 Considere la ecuación que describe el crecimiento exponencial de una
población.

2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Withdrawal (km3/yr)
Population (million)
Consumo (km³/año)
Población (millones)

5.Estime el promedio
global de precipitación
y evaporación en
cm/año y pulg/año
(valor: 10%).
• Criterios establecidos:
– Detalle cada uno de los
cálculos realizados,
describiendo la
operación que realiza.
• Fecha de entrega:
jueves, 6 de noviembre
de 2008.
• ¡Sin prórroga!

• Características de los
fenómenos
hidrológicos.
• ¿Qué es un sistema?

• Son extremadamente complejos.
• Resultan difíciles de entender en su totalidad.
• Algunos se pueden medir otros sólo pueden
ser estimados.
• Se pueden representar en forma simplificada
mediante el concepto de sistema.

• Es un conjunto de partes conectadas entre
sí, que forman un todo.
– Sistema:
Ciclo hidrológico global.
– Subsistemas (componentes):
Precipitación.
Evaporación.
Escorrentía.
Otras fases.

1.Sistema hidrológico global

• Se conoce también como general o total.
• Es aplicable a toda la Tierra.
– Es de escala planetaria.

Sistema hidrológico global
según Linsley, Kohler y
Paulhus (2000).
Almacenamiento de
agua subterránea
Océanos
Evaporacióndesdelosocéanos
Precipitaciónenlosocéanos
NubeNube
Vapor de agua en la atmósfera
Evaporacióndelagos,ríos,etc.
Escorrentía
Percolación
Aguacapilar
Transpiración
Infiltración
Precipitación
continental
Humedad del suelo
Evapotranspiración
Escorrentía superficial
Derretimiento
Evaporación
Nieve
Intercepción
Evaporación
Fuente:Linsley,KohleryPaulhus(2000)

• Puede conceptualizarse en dos procesos
fundamentales:
– Almacenamiento.
– Transferencia de masas de agua entre los
almacenamientos.

Almacenamiento en la atmósferaEvaporaciónytranspiración
Almacenamiento
de intercepción
Almacenamiento en la
superficie terrestre
Almacenamiento en depresiones
y de detención superficial
Almacenamiento de humedad
en el suelo
Almacenamiento de
agua subterránea
Almacenamiento en cauces,
lagos y embalses
Mares y océanos
Procesode almacenamiento
Procesode transferencia
Precipitación
Precipitación
InfiltraciónPercolación
Flujosubsuperficial
Infiltración
Flujobase
Escorrentía
Evaporación
Escurrimiento
Fuente:Beltrán (2003)

• Los componentes del sistema global se
agrupan en:
– Sistema de agua atmosférica.
– Sistema de agua superficial.
– Sistema de agua subsuperficial.

• Analizar el sistema total.
• Conformar subsistemas más simples que
pueden:
– Estudiarse separadamente.
– Combinarse los resultados de acuerdo con las
interacciones que se llevan a cabo entre ellos.

Precipitación
Agua
atmosférica
Agua
superficial
Agua
subsuperficial
Evaporación
Intercepción
Transpiración
Flujo
superficial
Escorrentía
superficial
Escorrentía
hacia ríos y
océanos
Infiltración
Flujo
subsuperficial
Recarga
de agua
subterránea
Flujo
de agua
subterránea
Fuente:Chow,MaidmentyMays(2000)

Precipitación
Agua
atmosférica
Agua
superficial
Agua
subsuperficial
Evaporación
Intercepción
Transpiración
Flujo
superficial
Escorrentía
superficial
Escorrentía
hacia ríos y
océanos
Infiltración
Flujo
subsuperficial
Recarga
de agua
subterránea
Flujo
de agua
subterránea
• Contiene los procesos
de:
– Precipitación.
– Evaporación.
– Intercepción.
– Transpiración.
Fuente:Chow, Maidment y Mays(2000)

• Involucra los procesos
de:
– Flujo superficial.
– Escorrentía superficial.
– Nacimientos de agua
subsuperficial y
subterránea y
escorrentía hacia ríos
y océanos.
Precipitación
Agua
atmosférica
Agua
superficial
Agua
subsuperficial
Evaporación
Intercepción
Transpiración
Flujo
superficial
Escorrentía
superficial
Escorrentía
hacia ríos y
océanos
Infiltración
Flujo
subsuperficial
Recarga
de agua
subterránea
Flujo
de agua
subterránea

• Involucra procesos
como:
– Infiltración.
– Recarga de acuíferos.
– Flujo subsuperficial
(en la capa del suelo
cercana a la
superficie).
– Flujo de agua
subterránea (en
estratos profundos
de suelo o roca).
Precipitación
Agua
atmosférica
Agua
superficial
Agua
subsuperficial
Evaporación
Intercepción
Transpiración
Flujo
superficial
Escorrentía
superficial
Escorrentía
hacia ríos y
océanos
Infiltración
Flujo
subsuperficial
Recarga
de agua
subterránea
Flujo
de agua
subterránea

2.Sistema hidrológico regional (local)

• Se emplea para la mayor parte de los
problemas prácticos.
• Constituye un subsistema del sistema
hidrológico general.
• Sólo considera:
– Algunos procesos del ciclo hidrológico.
– En un determinado momento.
– Una pequeña porción de la superficie terrestre.

• Tener límites bien definidos:
– Fisiográficos.
– Hidrográficos.
– Políticos:
Estado.
– De cualquier otra índole:
Límites de un área cultivada.

• Por ejemplo, la cuenca
mostrada está dividida
en tres
subcuencas, siendo la
de interés la subcuenca
N° 3, dado que recibe
las escorrentías
afluentes de las
subcuencas N° 1 y 2, y
de ella sale la
escorrentía efluente
producto de las tres.
Subcuenca N° 1
Ríos
Límitesde la cuenca
Subcuenca N° 2
Subcuenca N° 3

• Así como se presentan
afluencias y efluencias en
cuanto a la
escorrentía, también se
pueden presentar:
– Escurrimientos,
– Flujos subsuperficiales,
– Flujos base, y
– Flujos subterráneos
afluentes y efluentes.
• La subcuenca N° 3
constituye un sistema
hidrológico regional.
Subcuenca N° 1
Ríos
Límitesde la cuenca
Subcuenca N° 2
Subcuenca N° 3

Entradas al sistema Salidas del sistema
Sistema hidrológico regional
Límitesde la región
Zonasverticales
Procesode almacenamiento
Procesode transferencia
Flujo subterráneo
afluente
afluente
Escorrentía
afluente
Escurrimiento
afluente
Flujo subterráneo
efluente
efluente
Escorrentía
efluente
Escurrimiento
efluente
Zona subsuperficial de la región
Zona superficial de la región
Almacenamiento en la atmósfera
Almacenamiento
de intercepción
Almacenamiento
de depresiones
Almacenamiento de
detención superficial
Almacenamiento
en cauces
Almacenamiento en
lagos y embalses
Almacenamiento de
humedad en el suelo
Almacenamiento del
agua subterránea
Infiltración
Infiltración
Percolación
Percolación
profunda
Flujobase
Escorrentía
Escurrimiento
Precipitación
Precipitación
Evaporaciónytranspiración Fuente:Beltrán (2003)

• Con una definición de sistema más restringida
que el sistema hidrológico global.
• Desarrollada a partir del concepto de volumen
de control.

• En los procesos de:
– Entrada.
– Salida.

Escorrentía
subterránea
Volumen de control
Escorrentía
superficial
Precipitación Evapotranspiración
Escorrentía
subterránea
Escorrentía
superficial
Fuente:Monsalve (1999)
• Principio de la Mecánica de Fluidos.
• Es una referencia tridimensional a través de la
cual circula un fluido.

• Proporciona una estructura para aplicar, a un
sistema de flujo, los principios básicos (leyes)
de conservación:
– De masa.
– De momentum (2da ley de Newton del
movimiento).
– De energía.
• Y así obtener ecuaciones prácticas de
movimiento.

No es necesario…
• Conocer en forma precisa el
patrón de flujo dentro del
volumen de control.
Es necesario…
• Conocer las propiedades de
circulación del fluido en la
superficie de control (frontera
del volumen de control).
• Tratar el fluido dentro del
volumen de control como una
masa concentrada en un
punto en el espacio sometida
a la acción de fuerzas externas
(por ejemplo, la gravedad).

• Fundamento (herramienta) de la Hidrología.
• Es una estructura o volumen en el
espacio, rodeada por una frontera, que acepta
agua y otras entradas, opera sobre ellas
internamente y las produce como salidas.

Operador
(Ω)
Entrada
I(t)
Salida
Q(t)
Fuente:Chow et al. (1994)

• Es un sistema continuo regido por el principio
de conservación de la masa, en donde las
entradas y el sistema mismo dan cuenta de las
cantidades de agua que constituyen sus
salidas.

• Es la totalidad de los caminos del flujo a través
de los cuales el agua puede pasar como
materia prima desde el punto en que entra al
sistema hasta el punto en que lo abandona.
– Estructura:
Para flujos superficiales o subsuperficiales.
– Volumen en el espacio:
Para el flujo de humedad atmosférica.

• Es una superficie continua definida en tres
dimensiones, que encierra el volumen o
estructura.

• Penetra en el sistema como
entrada, interactúa con la estructura y otros
medios, y emerge como salida del sistema.
• Los más comunes incluidos en el análisis
hidrológico son:
– El agua.
– El aire.
– El calor.

• Operan en el medio de trabajo dentro del
sistema.

• Aunque es similar al proceso que se da en
Mecánica de Fluidos; en Hidrología, existe un
mayor error de aproximación al aplicar leyes
físicas porque los sistemas hidrológicos:
– Son más grandes y complejos.
– Pueden implicar varios medios de trabajo.
– La mayor parte de éstos son intrínsecamente
aleatorios.

• El número de caminos posibles (estructura del
sistema) por los que circula el agua en una
cuenca (superficie y suelo):
– Es enorme.
– Su forma, pendiente y rugosidad pueden cambiar:
Continuamente.
Con el tiempo a medida que el suelo se humedece.

• Su mayor entrada es la precipitación, un
fenómeno altamente variable e impredecible
(varía aleatoriamente en el tiempo y el
espacio).

• El análisis estadístico cumple un papel
sumamente importante.

• Representación del proceso de lluvia-
escorrentía como sistema hidrológico en una
cuenca.

• Es una superficie del
terreno que drena hacia
una corriente en un
lugar dado.

• Es la línea que separa la superficie del terreno
cuyo drenaje fluye hacia un río dado de las
superficies terrestres cuyos desagües corren
hacia otros ríos.

• Se dibuja alrededor de la cuenca, proyectando
la divisoria de aguas verticalmente hacia
arriba y abajo hacia planos horizontales.

Entrada del sistema….
• La lluvia, distribuida en el
espacio sobre el plano
superior.
Salida del sistema…
• El caudal (Q), concentrado
en el espacio de la salida de
la cuenca.
• La evaporación y el flujo
subsuperficial, aunque son
muy pequeños comparados
con el caudal durante una
tormenta.
Caudal, Q(t)
Superficie de la cuenca
Divisoria
de aguas
Frontera
del sistema
Precipitación, I(t)
Fuente:Chow et al. (1994)

• Es el conjunto de caminos de flujo sobre el
suelo o a través de él.
• Incluye sistemas tributarios que
eventualmente convergen para convertirse en
caudal a la salida de la cuenca.

•Biológico
•Físico
•Económico
•Social

• Estudiar la operación del sistema.
• Predecir su salida.

• Es una aproximación al sistema real.

• Son variables hidrológicas mensurables que
dependen del tiempo:
– I(t) y Q(t), respectivamente.
– t: pertenece al rango de tiempo T en
consideración.

• Conjunto de ecuaciones que conectan las
entradas con las salidas.

• El sistema realiza una transformación de la
entrada en la salida (ecuación de
transformación del sistema):
donde:
– Ω: función de transferencia entre la entrada y la
salida.
)(.)( tItQ

• Por ejemplo, si:
donde:
C: constante.
Entonces, la función de transferencia (Ω) es el
operador algebraico:
)(.)( tICtQ
C
tI
tQ
)(
)(

• Por ejemplo, un embalse lineal tiene un
almacenamiento S relacionado con su caudal de
salida Q a través de:
donde:
k: constante con dimensiones de tiempo.
Entonces, la función de transferencia (Ω) sirve
como un operador diferencial:
kQS
)()( tQtI
dt
dS

• Por consiguiente, la
tasa de cambio del
almacenamiento con
respecto al tiempo
(dS/dt) es igual a la
diferencia entre la
entrada y la salida.
• Eliminando S en las dos
ecuaciones anteriores y
reordenando:
dt
d
k
tI
tQ
tI
dt
d
ktQ
tItQ
dt
dQ
k
1
1
)(
)(
)(1)(
)()(

Luego:
donde:
D: operador diferencial
d/dt.
• Por tanto, si se tiene la
ecuación de transformación
y ésta puede ser
resuelta, es posible
encontrar la salida como
función de la entrada:
– k = constante: ecuación
anterior describe un sistema
lineal.
– k = función de la entrada (I) o
de la salida (Q): ecuación
anterior describe un sistema
no lineal (¡difícil de
solucionar!).
kDtI
tQ
1
1
)(
)(

• “Lo que entra menos lo que sale es igual al
cambio de almacenamiento”
• Esta ecuación se calcula para un determinado
período de tiempo y para un volumen de
control.
t
S
OI

• Entrada (I):
– Precipitación.
– Importaciones de agua.
– Escorrentía superficial desde otras cuencas.
– Aguas subterráneas desde otras cuencas.

• Salida (O):
– Evaporación.
– Transpiración.
– Escorrentía superficial hacia otras cuencas.
– Exportaciones de agua.
– Aguas subterráneas hacia otras cuencas.
– Infiltración.

• Cambio de almacenamiento (ΔS):
– Almacenamiento de aguas subterráneas.
– Almacenamiento por cambio de humedad del
suelo.
– Almacenamiento superficial en embalse, en
canales y en la propia escorrentía superficial.

I = entrada (precipitación)
Superficie plana completamente
Cerrada excepto en AO = salida (caudal de salida)

• P: precipitación.
• R: escorrentía superficial.
• E: evaporación.
• T: transpiración.
• I: infiltración.
• S: almacenamiento.
• G1: escorrentía subterránea afluente
(entrante).
• G2: escorrentía subterránea efluente
(saliente).
• Rg: escorrentía subsuperficial que aparece
como escorrentía superficial.
Además:
• s: superficie terrestre.
• g: subsuelo.
P
Region A
Earth’s surface
Level of plastic rock
R1
R2
G1
G2
Es Ts
Rg
Eg Tg
I
Sg
Roca impermeable
(no existe agua por debajo de este nivel)
Superficie terrestre
Región A

1.Determine el balance hídrico en
(valor: 100%):
a. La superficie.
b. El subsuelo.
c. La cuenca.

(P+R1+Rg)-(R2+Es+Ts+I)=∆Ss

(I+G1)-(G2+Rg+Eg+Tg)=∆Sg

P-(R2-R1)-(Es+Eg)-(Ts+Tg)-(G2-G1)= ∆Ss+∆Sg
• R (Flujo superficial neto) = R2-R1
• E (Evaporación neta) = Es+Eg
• T (Transpiración neta) = Ts+Tg
• G (Flujo subterráneo neto) = G2-G1
• ∆S = ∆Ss+∆Sg
P-R-E-T-G=∆S

• Tipos de modelos
hidrológicos.

• Se dividen en dos tipos:
Físicos
(materiales)
Abstractos
(formales o
matemáticos)

• Se subdividen en:

• Representan el sistema
en una escala reducida.
• Por ejemplo:
– El modelo hidráulico del
vertedero de una presa.

• Usan otro sistema físico con
propiedades similares a las
del prototipo.
– Hidráulicos (flujo viscoso):
 Por ejemplo, el modelo de
Hele-Shaw, usa el movimiento
de un fluido viscoso entre dos
placas paralelas muy cercanas
para modelar el flujo a través
de un acuífero o terraplén.
– Elásticos (membrana).
– Eléctricos.
– Electrolíticos.

Representación
del sistema
(matemáticamente)
Operación del sistema
(descrita mediante un
conjunto de ecuaciones que
relacionan las variables de
entrada y de salida)
Variables
• Funciones del espacio y del
tiempo.
• Probabilísticas (aleatorias).

• Éstas no tienen un valor fijo en un punto
particular del espacio y del tiempo.
• Se describen a través de distribuciones de
probabilidad.
• Por ejemplo, la lluvia que caerá mañana en un
lugar particular NO PUEDE pronosticarse con
exactitud, pero SÍ PUEDE calcularse la
probabilidad de que llueva.

• Su representación general es el campo aleatorio:
– Una región del espacio y del tiempo dentro de la cual
el valor de la variable en cada punto está definido por
una distribución de probabilidad (Vanmarcke, 1983
cit. Chow et al. 2000).
• Por ejemplo, la intensidad de precipitación en
una tormenta varía rápidamente en el tiempo y
de un lugar a otro, por lo cual no puede
“pronosticarse” en forma exacta, por tanto es
razonable representarla a través de un campo
aleatorio.

• Resulta muy laborioso.
• Por consiguiente, es necesario simplificar el
modelo con fines prácticos.
• Se deben despreciar algunas de las fuentes de
variación.

• Se clasifican según las formas como se lleva a
cabo esta simplificación.
• Se deben considerar
tres decisiones con
respecto a las
variables del
modelo:
¿Son o no
aleatorias?
¿Varían en el
espacio o son
uniformes?
¿Varían en el
tiempo o son
constantes?

El modelo tiene
en cuenta…
Sistema
f(aleatoriedad, espacio, tiempo)
Determinístico
Agregado
Flujo
permanente
Flujono
permanente
Distribuido
Flujo
permanente
Flujono
permanente
Estocástico
Independiente
del espacio
Independiente
deltiempo
Correlacionado
eneltiempo
Correlacionado
en el espacio
Independiente
deltiempo
Correlacionado
eneltiempo
Entrada Salida
Fuente:Chow,MaidmentyMays(2000)
¿Variación espacial?
¿Aleatoriedad?
¿Variación temporal?

• Los modelos hidrológicos pueden ser:
Determinísticos Estocásticos
Determinismo
• De determinar.
• m. Teoría que supone que la evolución de los
fenómenos naturales está completamente
determinada por las condiciones iniciales.
Estocástico, ca
• Del gr. στοχαστικός, hábil en conjeturar.
• Adj. Perteneciente o relativo al azar.
• f. Mat. Teoría estadística de los procesos cuya
evolución en el tiempo es aleatoria, tal como la
secuencia de las tiradas de un dado.

• No considera aleatoriedad:
– Una entrada dada produce siempre una misma salida.
• Todos los fenómenos hidrológicos implican algún
grado de aleatoriedad, sin embargo, en este
modelo la variabilidad resultante en la salida es
pequeña comparada con la variabilidad
resultante de otros factores conocidos.
• Permiten hacer pronósticos.

• Tiene salidas que son por lo menos
parcialmente aleatorias.
• Si la variación aleatoria es grande, entonces la
salida real podría ser bastante diferente del
valor único producido por un modelo
determinístico.
• Hacen predicciones.

• Pueden desarrollarse modelos determinísticos
razonablemente buenos para la evaporación
diaria en un lugar dado, usando información
sobre energía disponible y transporte de
vapor, pero tal información no puede usarse para
desarrollar modelos confiables de precipitación
diaria en un lugar, debido a que la precipitación
es aleatoria en su mayor parte. Por
consiguiente, la mayoría de los modelos de
precipitación diaria son estocásticos.

Modelos determinísticos
Modelos estocásticos
• Agregados.
• Distribuidos.
• Independiente
del espacio.
• Correlacionado
en el espacio.

• Éstos cambian en las tres dimensiones
espaciales.
• Tener en cuenta explícitamente toda esta
variación puede hacer que el modelo sea muy
complicado para aplicaciones prácticas.

• El sistema es promediado en el espacio o
considerado como un punto único sin
dimensiones en el espacio.
• Ejemplo ilustrativo…
– Muchos modelos del proceso de lluvia-escorrentía
tratan la entrada de precipitación como uniforme
en toda la cuenca e ignoran la variación espacial
interna del flujo en dicha cuenca.

• Considera que los procesos hidrológicos
ocurren en varios puntos del espacio y define
las variables del modelo como funciones de
las dimensiones espaciales.

• Si la influencia entre las variables aleatorias
no dependen de su ubicación en diferentes
puntos del espacio.
• Los valores obtenidos en un punto no influyen
en los valores obtenidos en cualquier otro
lugar.

• Si la influencia entre las variables aleatorias
guarda alguna relación con su posición en
diferentes puntos del espacio.

Modelos determinísticos
(agregados/distribuidos)
Modelos estocásticos (independientes
del espacio/correlacionados en éste)
• Independiente
del tiempo.
• Correlacionado
en el tiempo.
• De flujo
permanente.
• De flujo no
permanente.

• La tasa de flujo permanece constante en el
tiempo.

• La tasa de flujo cambia con el tiempo.

• Éstos SIEMPRE tienen salidas que son
variables en el tiempo.

• Representa una secuencia de eventos
hidrológicos que no influyen entre sí.

• Representa una secuencia de eventos
hidrológicos en la cual el evento siguiente está
parcialmente influenciado por el evento
anterior y posiblemente por otros.

• Todos los modelos hidrológicos son
aproximaciones de la realidad, por tal razón:
– La salida de un sistema real nunca puede
pronosticarse con certeza.

• Los fenómenos hidrológicos varían en el
espacio tridimensional y con el tiempo, pero:
– La consideración simultánea de las cinco fuentes
de variación (aleatoriedad, tres dimensiones
espaciales, tiempo) sólo se ha llevado a cabo en
pocos casos idealizados.
– Un modelo práctico generalmente considera una
o dos fuentes de variación.

• De los ocho tipos posibles de modelos
hidrológicos sólo cuatro se consideran
generalmente en detalle.

1.Para los modelos determinísticos

Flujo en un
canal
Sección de un canal
• Para mostrar los casos.
• Ilustrar las diferencias entre ellos.
Dominio espacio-tiempo
• Eje horizontal: espacio o
distancia a lo largo del canal.
• Eje vertical: tiempo.
• Tamaño de los puntos:
magnitud del flujo.
• Líneas verticales en x=0 y x=L:
cambio en los flujos de entrada
y de salida en el
tiempo, respectivamente.

• Los flujos de entrada y de salida son iguales y
constantes en el tiempo: I = Q.
• ¡Caso más simple!
• Magnitud del flujo: igual.
• Cambio en los flujos de entrada
y de salida en el tiempo (x=0 y
x=L): ninguno.

• Los flujos de entrada I(t) y de salida Q(t)
varían en el tiempo: dS/dt = I(t) – Q(t).
• Magnitud del flujo: variable.
• Cambio en los flujos de entrada
y de salida en el tiempo (X=0 y
x=L): cambiante.

• Éstos no ilustran la variación espacial en los
extremos del canal (no se muestran puntos en
esa zona).

• Se usa para describir:
– La conversión de lluvia en escorrentía.
– El paso del flujo resultante a través de embalses y
canales aluviales.

• Muestran también variación a lo largo del eje
espacial y la tasa de flujo se calcula para una
red de puntos en el espacio y el tiempo.

• Se usa para obtener:
– Un modelo de flujo en canales más aproximado
de lo que es posible con un modelo agregado.

2.Para los modelos estocásticos

• Eje horizontal: espacio o
distancia a lo largo del canal.
• Eje vertical: tiempo.
• Línea vertical sólo en x=L:
representación del flujo como
una distribución de probabilidad
sólo en este punto debido a que
el modelo es independiente del
espacio.
Flujo en un
canal
Sección de un canal
• Para mostrar los casos.
• Ilustrar las diferencias entre ellos.
Salidas variables en el tiempo.

• ¡Incluye la aleatoriedad!
• La salida del sistema no se muestra como un
punto de valor único, sino como una
distribución que asigna una probabilidad de
ocurrencia a cada uno de los valores posibles
de la variable.

• La distribución de probabilidad es la misma en
cualquier punto del plano espacio-tiempo.
• Los valores en un punto no influyen en los
valores obtenidos en cualquier otro lugar.

• Se usa para:
– Describir eventos hidrológicos extremos:
Lluvias o crecientes (crecidas, avenidas, riadas) anuales
máximas.
– El diseño hidrológico.

1.Tome tres sistemas hidrológicos con los que
esté familiarizado. Para cada uno de ellos
dibuje las fronteras del sistema e identifique
las entradas, las salidas y el medio de trabajo
(valor: 40%).

4. Clasifique los siguientes fenómenos hidrológicos de acuerdo con
la estructura mostrada en la “clasificación de los modelos
hidrológicos abstractos” (valor: 60%).
a. Flujo permanente uniforme en un canal abierto.
b. Una secuencia de flujos promedios diarios en una estación
hidrométrica.
c. Los valores máximos anuales de flujo diario en un sitio.
d. El perfil longitudinal de la elevación de la superficie del agua para
flujo permanente en un canal aluvial aguas arriba de un puente.
e. Igual que en “d”, pero con una creciente que corre a lo largo del
canal.
f. Una secuencia de valores de precipitación anual en un sitio.
g. Una secuencia de valores de precipitación anual en un grupo de
lugares cercanos.

1.Construcción de un pluviómetro “casero”, lo
más parecido al de uso oficial (valor: 100%)
• Criterios para su elaboración:
– Trabajo grupal (5 personas).
– Buscar información en internet.
– Presentar los detalles de su elaboración en la
próxima clase para buscar consenso.
– Enviar detalles al correo.

Fuente:National Geographic Maps (Septiembre de 2002)

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